Статор генератора

Когда говорят про статор генератора, многие представляют себе просто стальной сердечник с уложенной в пазах медью. Но в этом-то и кроется главный подвох. На деле, это сердце машины, и его состояние определяет не просто КПД, а саму возможность долгой и стабильной работы всего агрегата. Особенно это критично для паротурбинных установок, где режимы работы бывают экстремальными — частые пуски-остановки, перегрузки, работа на нерасчетных параметрах пара. Вот тут и начинается самое интересное.

Конструкция: где скрываются слабые места

Если взять типичный статор генератора для турбины средних мощностей, скажем, в 50-60 МВт, то первое, на что смотришь после вскрытия — это состояние активной стали. Неравномерный цвет лака, локальные потемнения — это уже тревожный звоночек. Значит, были локальные перегревы, возможно, из-за ослабления прессовки пакета. А ослабление прессовки — это вибрация, это постепенное разрушение изоляции между листами, увеличение вихревых токов. Порочный круг.

Часто сталкивался с ситуацией, когда после длительной эксплуатации в пазах, особенно в зоне лобовых частей, появляется характерная ?пыль? — продукты истирания изоляции стержней. Это говорит о том, что система крепления обмотки в пазу (клинья, прокладки) отработала свой ресурс. И если это вовремя не заметить, дальше начинается уже механическое повреждение самой медной жилы. Ремонт тогда встает в разы дороже.

Именно поэтому при капитальном ремонте мы, в ООО Сычуань Чуанли Электромеханическое Оборудование, уделяем диагностике статора первостепенное внимание. Недостаточно просто продуть его от пыли и замерить мегомметром сопротивление изоляции. Нужен комплекс: проверка плотности пакета, ультразвуковой контроль клиньев, а в идеале — и тепловизионное обследование под нагрузкой, чтобы увидеть реальную картину нагрева. Без этого любая модернизация или ремонт — это стрельба вслепую.

Ремонт и модернизация: опыт и подводные камни

Один из самых сложных процессов — это перешихтовка или даже полная замена активной стали статора. Казалось бы, что тут сложного: вынул старые листы, запрессовал новые. Но на практике все упирается в обеспечение той самой монолитности пакета. Мы применяем метод горячей прессовки с вакуумированием, когда пакет нагревается до определенной температуры, пропитывается лаком под вакуумом, а затем под давлением остывает. Ключевое — контроль температуры и давления по всему сечению. Перегрел в одном месте — лак полимеризовался раньше времени, не обеспечил должной склейки. Недожал — останутся микрозазоры, источник будущей вибрации.

С обмоткой тоже не все просто. Сейчас многие переходят на изоляцию с повышенной теплопроводностью, на так называемые ?наполненные? смолы. Это дает выигрыш в охлаждении, позволяет поднять нагрузку. Но тут есть нюанс с технологией укладки. Старая, проверенная микалента требовала от обмотчика высочайшей квалификации. Новые материалы более ?технологичны?, но и они требуют строжайшего соблюдения режимов пропитки и полимеризации. Был случай на одном из объектов, где сторонние ремонтники, спеша сдать объект, не выдержали полный цикл полимеризации в печи. Через полгода работы началось массовое отслоение изоляции в лобовых частях. Пришлось делать все заново, и визит на сайт https://www.chinaturbine.ru для заказчика начался с поиска нового подрядчика для срочного ремонта.

Модернизация часто касается и системы охлаждения. Замена воздушного охлаждения на водородное или даже водяное прямо в проводниках — это серьезное вмешательство в конструкцию статора генератора. Тут уже нужно пересчитывать механические напряжения, проверять виброустойчивость новой конструкции. Это не та работа, которую можно делать по шаблону, каждый проект индивидуален.

Взаимодействие с турбиной: системный подход

Нельзя рассматривать статор изолированно от ротора и от самой паровой турбины. Вибрации с вала турбины, особенно при прохождении критических скоростей, напрямую передаются на подшипниковые щиты и корпус статора. Если фундамент или рама агрегата ослабли, это неизбежно скажется на соосности и, как следствие, на магнитном поле в зазоре. Возникает эксцентриситет, который приводит к вибрациям уже самого статора и неравномерному нагреву.

Поэтому наша деятельность как интегрированного предприятия, охватывающего и ремонт, и монтаж, и обслуживание, здесь дает преимущество. Мы смотрим на узел в сборе. При капитальном ремонте турбины обязательно проверяем и при необходимости выверяем посадочные места подшипников, проверяем фундаментные болты, состояние рамы. Потому что можно идеально отремонтировать статор генератора, но установить его на ?уставший? фундамент — и все преимущества сойдут на нет за несколько месяцев эксплуатации.

Особенно это актуально при модернизации старых советских ТЭЦ, где оборудование работало долгие десятилетия. Часто требуется не просто ремонт, а техническое перевооружение с усилением фундаментов или установкой новых систем виброзащиты. Это комплексная задача, которую и решает наше предприятие, специализируясь на полном цикле от проектирования до сервиса.

Диагностика в процессе эксплуатации: на что смотреть

Оперативный персонал не всегда имеет доступ к внутренностям генератора. Но есть косвенные признаки, которые говорят о начинающихся проблемах со статором. Первое — это рост уровня вибрации на корпусе статора, особенно на частоте, кратной частоте сети (100 Гц и ее гармоники). Это может указывать на ослабление пакета активной стали.

Второе — данные анализа газов-носителей в системе охлаждения (для водородных генераторов). Появление повышенного содержания влаги или определенных органических соединений может сигнализировать о старении или локальном перегреве изоляции. Третье — и самое простое, но оттого не менее важное — это мониторинг температуры обмотки статора по встроенным датчикам сопротивления (RTD). Неравномерный нагрев по фазам или по длине стержня — прямой повод для углубленного обследования.

К сожалению, часто эти сигналы игнорируют до последнего, пока не случится серьезное повреждение. А ремонт в аварийном режиме всегда дороже и дольше планового капитального. Мы всегда стараемся донести до заказчиков важность планово-предупредительных ремонтов, основанных на данных диагностики, а не на календарном графике.

Заключительные мысли: надежность как система

Так что, возвращаясь к началу. Статор генератора — это действительно не просто набор железа и меди. Это сложная электромеханическая система, чья надежность закладывается на этапе проектирования и производства, но в огромной степени зависит от качества монтажа, грамотной эксплуатации и своевременного, технологически правильного ремонта. Ошибка на любом из этих этапов сокращает жизнь агрегату.

Опыт, который мы накопили, занимаясь полным циклом работ с паровыми турбинами и их компонентами по всему миру, показывает, что секрет долгой работы часто кроется в мелочах: в качестве лаковой пропитки, в точности выверенного усилия затяжки стяжных шпилек корпуса, в чистоте охлаждающей воды. Нет волшебной технологии, есть скрупулезное соблюдение всех, даже самых скучных, регламентов на каждом этапе. И именно этот системный подход, от проектирования до технического обслуживания, мы и предлагаем нашим клиентам, чтобы их генераторы, а точнее, их статоры, работали десятилетиями без сюрпризов.